Resposta exercicios sobre resistencia e circuitos eletricos - física 3º ano - prof. Cassimiro

EXERCÍCIOS DE FÍSICA – ATIVIDADE AVALIATIVA

(RESPOSTAS)

Nome:_______________________________________________ Nº: ____ Turma: ____

A tabela abaixo apresenta o consumo médio e o consumo mês a mês de energia elétrica na Escola Estadual Três Poderes.

a) Quais os meses onde o consumo foi mais baixo. Você pode encontrar uma justificativa para isto?

Os meses de janeiro e fevereiro foram os de consumo mais baixo. Janeiro é facilmente explicado pelas férias, quanto a fevereiro, uma possível explicação, seria por ser um mês com poucos dias letivos (incluindo o carnaval) e às aulas podem ter retornado um pouco mais tarde. É curioso o fato de janeiro ter tido um consumo maior do que no mês de fevereiro.

b) Como podemos justificar o consumo de julho, sendo este um mês que costuma ter pelo menos quinze dias de férias. Levante uma hipótese razoável.

Julho é um mês com pelo menos 15 (quinze) dias de férias, então esperava-se um consumo menor, entretanto, pelo histórico das contas houve um consumo maior que o do mês de agosto e equivalente a meses de aula. Ao alunos aventaram várias hipóteses: possível reposição de aulas, a escola foi alugada para algum evento ou a escola estava em obras o que, em geral, demanda consumo alto de energia por aparelho eletrointensivos como serras e furadeiras, por exemplo.

c) Neste ano a E.E. Três Poderes contava com 860 alunos de manhã, 904 alunos  à tarde e 665 alunos à noite. Qual o consumo médio por aluno na escola por mês? Supondo que o custo do KWh naquele ano era de R$ 0,78, quanto cada aluno consome em média de energia elétrica na escola?

O consumo médio foi de 7506,67 kWh por mês e a escola possui 2429 alunos, então temos que 7506,67 kWh/2429 alunos representa um consumo médio mensal por aluno de 3,09 kWh por aluno/mês. Como o valor do kWh (quilowatt-hora) é de R$ 0,78 então temos que 3,09 kWh x 0,78 é igual a R$ 2,41 por aluno ao mês.

Para encontrar o gasto de energia utilizada em KWh (quilowatt-hora) devemos utilizar a equação da Potência, isto é P = ∆E/t, onde ∆E é a energia utilizada e t é o tempo em horas. Neste caso a energia pode ser encontrada por ∆E = P.t. Considere a tabela abaixo:

Considerando os valores de potência média e de utilização diária dos eletrodomésticos, encontre para cada o consumo em kWh em um mês. Considerando que hoje a tarifa cobrada pela CEMIG é de R$ 0,88, calcule quanto o custo mensal de cada aparelho em sua conta.

A energia consumida pode ser calcula por ∆E = P.t. Assim:

Para o chuveiro elétrico (considere que 08 minutos x 2 banhos ao dia representam 16 minutos que é equivalente a 0,26 hora, basta dividir os minutos por 60 e considere um mês de 30 dias:

∆E = 4400 W x (0,26 h x 30) = 34.320 Wh = 34,32 kWh

O custo deste chuveiro ligado no mês é de 34,32 kWh x 0,88 = R$ 30,20

O Ferro elétrico fica ligado 3 horas por dia uma vez por semana, ou seja, 4 vezes ao mês (ainda bem!). Então:

∆E = 1000 W x (3 h x 4) = 12.000Wh = 12 kWh

O custo deste ferro ligado é de 12 kWh x 0,88 = R$ 10,56

(O jeito de fazer os demais é semelhante).

ESCOLA ESTADUAL TRÊS PODERES

EXERCÍCIOS DE FÍSICA – ATIVIDADE AVALIATIVA

RESPOSTAS

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ATIVIDADE EXPERIMENTAL: CIRCUITOS EM SÉRIE E EM PARALEO

CIRCUITOS ELÉTRICOS

“Qualquer caminho por onde os elétrons possam fluir é chamado de um circuito elétrico. Para o fluxo contínuo de elétrons, deve haver um circuito elétrico sem interrupções. Uma chave elétrica, que pode ser ligada e desligada para estabelecer ou cortar o fornecimento de energia, é geralmente usada para implementar interrupções no circuito. A maior parte dos circuitos possui mais do que um dispositivo que recebe energia elétrica. Esses dispositivos em geral são conectados a um circuito de uma entre duas maneiras possíveis, ou em série ou em paralelo.

CIRCUITOS  EM  SÉRIE

Um circuito  em  série  básico  é  mostrado  na  figura  abaixo.  As  três  lâmpadas  estão conectadas  em  série  com  a  bateria.  Quando  a  chave  é fechada,  a  mesma  corrente  se  estabelece  quase  que imediatamente  nas  três  lâmpadas.  A carga  não  vai  sendo “acumulada”  em  qualquer  uma  das  lâmpadas,  mas  flui através de cada uma delas. Os elétrons livres que existem em todas  as  partes  do  circuito  começam  a  se  mover juntos.  Cada  elétron  acabará  percorrendo  todo  o  circuito (e  a  mesma  quantidade  de  carga  atravessa  a  bateria). Este  é  o  único  caminho  disponível  para  os  elétrons  no circuito.”

(Fonte: Hewitt, Paul G., Física Conceitual, 9ª edição, ed. Bookman, 2002).

Atividade 1

1) Você já sabe montar um circuito elétrico simples com uma lâmpada. Agora vamos montar um circuito simples com duas lâmpadas associadas em série. Veja o desenho abaixo.

(Os valores utilizados são somente exemplos)

2) Meça a d.d.p na pilha: 6,00 V e meça a diferença de potencial no LED 1: 2,75 V e no LED 2: 3,25 V

3) No modo amperímetro, meça a corrente elétrica que atravessa o circuito. Meça a corrente elétrica entre a pilha e o primeiro LED . Anote o valor: 70 mA (miliampère) ou 0,07 A (ampère). Meça a corrente elétrica entre no fio entre os dois LEDs.  Anote o valor: 70 mA (miliampère) ou 0,07 A (ampère)

a) Você notou diferença entre a corrente elétrica na primeira medida e na segunda medida?

Não! Os valores das correntes elétricas medidas entre a pilha e o LED1 e entre os dois LEDs é o mesmo.

b) Qual conclusão o grupo pode chegar sobre a corrente elétrica ao longo do circuito?

A corrente elétrica dispõe de um único caminho através do circuito. Isso significa que a mesma corrente percorre cada um dos dispositivos elétricos do circuito (resistência).

c) O que ocorre se você interromper o circuito entre a pilha e o primeiro LED? E se você interromper o circuito entre o dois LEDs?

Não haverá passagem de corrente elétrica e nenhum dos LEDs acenderá. Os mesmo ocorre para o segundo caso.

d) Há alguma maneira de pelo menos um dos LEDS permanecer ligado se houver interrupção em algum ponto do circuito em série?

Não é possível ligar nenhum dos LEDs  no circuito em série se houver interrupção em algum ponto do circuito, pois a corrente só flui por um único caminho. Qualquer interrupção do circuito significa que a corrente elétrica será interrompida e nenhum dos LEDs ficará ligado.

4) Calcule as Resistências elétricas R1 e R2 a partir dos dados coletados anteriormente. Utilize R1 = V1/i e R2: V2/i (Onde V1 e V2 sãos as d.d.p. dos LEDs 1 e 2).

(Considerando os valores escolhidos ou medidos anteriormente. Estamos analisando apenas o caso apresentado nas questões 1 e 2 desta atividade).

Como   e   considerando que a corrente é a mesma e que V1 = 2,75 V (no LED1) e V2 = 3,25 V (no LED 2), então,   = 39,29 W (W lê-se Ohm é a unidade de Resistência Elétrica R).

então,   = 46,43 W.

5) Em um circuito em série se você somar R1 e R2 você terá aquilo que nós chamamos Resistência Equivalente R. É como se pudéssemos substituir as duas resistências (LEDS) por uma única. Ao encontrar a Resistência Equivalente (R1 + R2) você poderá encontrar o valor da corrente elétrica que atravessa seu circuito considerando i = V/R. Encontre a resistência equivalente R.

A resistência equivalente R é a soma das resistências R1 e R2, assim:

R = R1 + R2 = 39,29 + 46,43 46,43 W. = 85,71 46,43 W (Este é o valor da resistência equivalente).

6) Encontre a corrente elétrica que flui pelo circuito desta vez utilizando o resultado encontrado anteriormente para a resistência equivalente R e considerando a voltagem (ddp) das pilhas associadas que compõem seu circuito fazendo i = V/R. Como você compara este resultado com o da  corrente i medida anteriormente.

Como , onde V é a voltagem (diferença de potencial) fornecida pela pilha e R é a resistência equivalente, então temos que:

 =  = 0,07 A ou 70 mA (que é o resultado que esperávamos, pois foi o valor que medimos como amperímetro. É possível que você não encontre um resultado tão exato, mas um valor aproximado, devido a erros próprios no processo de medida).

6) Você acha que serie viável que em uma casa todas as lâmpadas (da sala, quarto, cozinha, etc) pudessem ser ligadas em série? Por quê?

Não, pois se uma das lâmpadas parasse de funcionar ou o circuito fosse interrompido, por exemplo, pelo interruptor, então todas as luzes se apagariam.